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UML基础知识

(这个是很久以前写的一篇关于UML的文章,现在放出来和大家共享)

了解一下类与类之间的关联基础知识很有必要,因为这些关系就像我们建造房子的基石,是面向对向编程的基础。

类中的关系有六种,分别是关联(Association)关系、聚合(Aggregation)关系、组合(Composition)关系、泛化(Generalization)关系、实现(Realization)关系以及依赖(Dependency)关系,下面分别介绍这六种关系。

 

依赖(Dependency)关系

    依赖是对象之间最弱的一种关联方式,是一种临时性的关联,依赖对象依赖于被依赖的对象来完成某方面的功能,被依赖对象行为的改变会影响的依赖对象的结果输出,代码中一般指由局部变量、函数参数、返回值建立的对于其他对象的调用关系。

    在类图使用带箭头的虚线表示,箭头从使用类指向被依赖的类,如下图示:

    

    比如某个人吃饭要使用到勺子,此时人和勺子之间就是一种依赖关系,勺子的大小会影响到人吃饭的速度或者心情等,此时的依赖关系图如下:

 

关联(Association)关系

关联表示的是两个对象之间的关系,换句话说,关联定义了对象之间的多重性,关联关系是一种比依赖关系更强的关系,不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的,一般是长期性的,而且双方的关系一般是平等的、关联可以是单向、双向的,我们经常用到的关联有一对一、一对多、多对一、多对多,它们之间的表示方式是用一条直线箭头连接,箭头所指的方向为被依赖的对象:

 

单向的关联关系

 

双向的关联关系

箭头两端的数字,分别表示两个关联对象之间的数量关系,下面分别举例说明。

一对一

如妻子与丈夫的关系,一个妻子只会有一个合法的丈夫,一个丈夫只会有一个合法的妻子,它们体现的是双向的关联联系,可以用如下图示表示:

 

一对多、多对一

如一个公司会有多名员工,多名员工会同属于同一个公司,此时从公司的角度看和员工的关系,就是一对多的关系,如果从员工的角度看和公司的关系,那就是多对一的关系,用如下图示表示:

 

多对多

如一个专业的摄影师会和多家报社签约,以便于这些报社都可以使用TA的照片,而同时每家报社又会和不同的摄影师进行签约,也就是每家报社都会有多名签约摄影师,这种关系就属于多对多的关系,可以用如下图示表示:

 

 

聚合(Aggregation)关系

聚合关系也是关联关系的一种,不过它表示的是一种更强的关联关系,它用来表示整体和部分之间的关系,表示对象与对象之间直接的关系,当一个对象“拥有”另外一个对象时,它们之间就可以使可以使用聚合关系,因而聚合关系也通常被称为“拥有”关系。

聚合关系用空心菱形+实线+箭头图示表示,菱形的一边指的的拥有者,实线所在的一边为被拥有者:

 

箭头两端的数字,分别表示两个关联对象之间的数量关系,下面分别举例说明。

 

一对一

每辆汽车都会有引擎,而每一辆汽车通常来说都只会有一个引擎,这里的场景就适合于使用聚合关系图示表示:

一对多、多对一

汽车能够开走,那没有轮子肯定是不行的,也就是说汽车拥有轮子,并且通常的汽车都有四个轮子,他们也适合于用聚合关系表示:

汽车有一个引擎,也有四个轮子,他们之间的关系使用如下图表示:

多对多

 

 

 

组合(Composition)关系

组合关系是一种特殊的聚合关系,但是它比具有聚合关系具有更强的关系,当一个对象中包含另一个/些对象,如果没有容器对象的存在,那么被包含的对象就不能够存在时,此时这种关系就称为组合关系;组合关系中要求代表整体的对象负责对代表个体/部分的对象的整个生命周期的管理,如果代表整体的对象被销毁/破坏,那么代表个体/部分的对象也一定会被销毁/破坏。

聚合关系和组合关系的差别就是,在聚合关系中代表个体/部分的对象则有可能被多个代表整体的对象所共享,而不一定会随着某个代表整体的对象被销毁/破坏而被销毁/破坏。

组合关系用实心菱形+实线+箭头图示表示:

 

箭头两端的数字,分别表示两个关联对象之间的数量关系,下面分别举例说明。

一对一

通常来说我们每个人的头上都只会有一个嘴巴,一个嘴巴只会属于一个头,如果头没有了,那么嘴巴也就没有了,头必须为嘴巴的存在负责,他们符合组合关系的定义,并且是属于一对一的关系,可以用如下图示表示他们之间的组合关系:


一对多、多对一

我们的每只手,都会有五个手指,手指必须存在于手上,如果手没有了,那么手指也就不存在了,他们的定义符合组合关系的定义。一只手可以有多根手指,此时以手做为主体,那么手和手指的关系就是一对多的关系,如果是以手指为主体,多根手指同时属于一只手,此时就是多对一的关系。图示如下表示:

多对多

在真实的世界中,虽然多对多的组合情况是存在的,如一对连体姐妹,他们是两个人,但是他们只有两只脚,两个人都可以对脚进行支配,脚是属于两个人的,这种情况也是属于多对多的组合情况。

但是在我们的系统中,多对多的组合关系是存在的吗?

 

泛化(Generalization)关系

泛化表示的是is-a的关系,是对象之间耦合度最大的一种关系,子类继承父类的所有细节,并具有可以增加它自己的新功能的能力,继承是类与类或者接口与接口之间最常见的关系,在Java中直接使用语言中的继承关键字extends明确标识。

UML类图中使用带三角箭头的实线表示,箭头从子类指向父类,如下图示:

类与类之间的继承

接口与接口之间的继承

一个子类只可以继承一个父类,因为继承了父类的子类,只可以是父类的的某一种特殊类型,例如我们人类,只可以是动物或者植物中的一种,不可能既是动物又是植物,此时的继承关系图如下:


但是接口之间的继承,子接口是可以同时继承多个父接口的,因为接口之间的表示的是功能或行为之间的继承,如我们人类可以有多种行为,如吃饭、睡觉、走路等,每一种行为可以用一个父接口表示,此时的继承关系图示如下;

实现(Realization)关系

实现关系在类图中表示的就是接口和实现类的关系,指的是一个class类实现一个或多个接口的功能,也是非常常用的关系,在Java中直接使用语言中的实现关键字implements明确标识。

UML类图中使用带三角箭头的虚线表示,箭头从实现类指向接口,如下图示:

 

一个子类可以实现多个接口,这个可以理解为子类具有了被实现的父类的所有功能,子类可以同时实现不同的父类来具有不同的功能,如人有吃东西这么一种功能,也可以有走路这样的功能,还可以有说话的功能等等,此时的实现关系图如下:    

总结:

这六种关系中,继承和实现体现的是一种类与类、或者类与接口间的纵向上下级关系;而组合、聚合、关联及依赖这四者关系则体现的是类与类、或者类与接口间的横向引用关系,有些时候比较难以区分,并且有很多事物间的关系要想准确定位也不容易,这几种关系都是语义级别的,所以从代码层面并不一定能够完全区分这几种关系;但总的来说,组合、聚合、关联及依赖这几种关系所表现的依赖强弱程度依次为:组合>聚合>关联>依赖。